CONSTRUCCIÓN DE UNA PCB

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Construcción de una placa PCB
Iván Trueba
CONSTRUCCIÓN DE UNA PCB
Para la construcción de una PCB es necesario disponer del circuito a realizar impreso
en papel de transparencia o en papel cebolla. Yo recomiendo utilizar transparencia y, a
pesar de que el circuito debe ser negro, utilizar una fotocopiadora en color, puesto que
esta máquina resalta mucho más el negro que una fotocopiadora convenional. La
construcción de la PCB se desarrollado en cinco fases bien diferenciadas, que paso a
explicar siguiendo los pasos en la contrucción de una placa.
1: INSOLACIÓN
Para esta primera fase en la construcción de la PCB se han utilizado los
siguientes materiales:
♦ Placa positiva de fibra de vidrio (COVENCO).
♦ Insolador de rayos ultravioleta.
♦ Transparencia del circuito.
La placa positiva de fibra de vidrio que se ha adquirido tiene una resina
fotosensible en la superficie de sus dos caras. Si la luz ultravioleta incide sobre ella, la
resina reacciona químicamente. Este es el principio en que se basa la insolación: se
somete a la placa a una emisión constante de luz ultravioleta.
Se quita la protección de la placa con cuidado de que la luz no incida sobre
ella. Se coloca cada una de las transparencias sobre la cara de la placa que le
corresponda de tal manera que la resina reacciona sólo en las zonas donde no existe
pista ya que la luz pasa a través del papel transparente. La mayor dificultad de este
proceso estriba en que ambas caras deben coincidir perfectamente para que a la hora
de hacer los agujeros de los componentes no haya ningún problema. En las Figuras 1
y 2 se observa la emisión UV y la reacción que provoca en la resina.
Luz ultravioleta
Transparencia
Resina fotosensible
PCB comercial
Figura 1
Cobre
Fibra de vidrio
Figura 1
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Figura 2
El resultado tras la insolación se observa en la Figura 3.
Resina sin tratar
Resina tratada
Figura 3
Para la insolación de la placa positiva de fibra de vidrio se ha utilizado una
insoladora de uso específico. Estas máquinas permite realizar una insolación perfecta
de la placa ya sea ésta de una o de doble cara. Se muestra en la Figura 4.9.
Figura 4
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En ambas tapas, la insoladora está provista de 5 lámparas emisoras de rayos
ultravioleta para incidir en las dos caras de la placa.
La puesta en funcionamiento de este dispositivo es muy sencilla. Basta con
colocar la placa en su interior (junto con la tansparencia), cerrar la tapa, introducir
mediante la botonera de la Figura 5 un tiempo aproximado de 70 segundos en la
mayoría de los casos y pulsar el botón de Start.
Figura 5
En este momento, la insoladora hace un vacío para asegurar el perfecto acoplo
entre la placa y su transparencia. Sólo entonces comenzarán a funcionar los emisores
de ultravioleta. La cuenta atrás del tiempo introducido finalizará con un fuerte pitido
que avisa del fin del proceso.
2: REVELADO
El segundo paso en la construcción de la placa, es el revelado. Consiste en
eliminar de la placa la resina tratada químicamente. Para ello, la debemos poner en
contacto la placa con una sustancia química llamada revelador como se observa en la
Figura 6.
Revelador
Figura 6
El revelador elimina de la placa de fibra de vidrio la resina tratada
químicamente y deja al descubierto el cobre únicamente en aquellas zonas donde
incidió la luz ultravioleta (donde no debe existir pista conductora). El resultado de este
proceso se representa en la Figura 7.
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Figura 7
Por lo tanto, los materiales utilizados para revelar la placa ya insolada han sido
los siguientes:
♦ Placa insolada.
♦ Líquido de revelado para placa positiva (recomendable COVENCO).
♦ Equipo de revelado y aclarado. Para el revelado al igual que para el atacado, se ha
utilizado una máquina reveladora específica. Se trata de una máquina con
múltiples recipientes como la que se observa en la Figura 8. Para este apartado,
utilizamos una cubeta para la solución del líquido revelador y otro para el aclarado
de la placa en agua. La máquina se pone en funcionamiento accionando el
interruptor de encendido. Para revelar la placa, se habilita la sección reveladora
mediante el pulsador correspondiente. Dicho pulsador calienta la solución de la
cubeta para agilizar el proceso de revelado.
Figura 8
Al sacar la placa de la insoladora, hay que tener cuidado para que la luz no
incida sobre ella. Se introduce la placa en la cubeta de revelado y empieza el proceso
explicado anteriormente. Transcurridos 3 minutos más o menos, se pasa la placa al
recipiente de agua para aclararla antes de comenzar la siguiente fase.
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3: ATACADO
Lo que se ha obtenido hasta ahora es una placa donde las zonas en las que se
desea que haya pista (negro) poseen el cobre protegido por la resina fotosensible. En
aquellas regiones donde queremos que no halla pista (blanco) el cobre está
directamente expuesto al exterior.
El objetivo del atacado es eliminar todo el cobre expuesto - no protegido por la
resina -. El proceso se resuelve químicamente. Se ha utilizado una solución en agua
de Cloruro férrico calentada a unos 40 ºC. Dicha solución, en contacto con el cobre
reacciona con él de tal forma que éste se desprende depositándose en el fondo de la
cubeta o recipiente que se utilice. Al de cierto tiempo, el hierro también precipitará al
fondo de la cubeta.
En la siguiente Figura 9 se muestra el efecto del atacado en la placa.
Fibra de vidrio
Pista conductora
Figura 9
Se ha utilizado para este proceso la misma máquina reveladora que se ha
usado en el apartado de revelado (Figura 8). En la Figura 10 se puede ver de nuevo
la máquina con la indicaciones que nos dicen la utilidad de cada compartimento. La
metodología es análoga a la comentada para el proceso de revelado.
Se utilizan dos recipientes; uno para la solución de cloruro férrico y otro para el
aclarado en agua. El primero tiene en su interior una resistencia que se calienta y
mantiene la temperatura del agua a 40 ºC. Este primer recipiente es capaz de generar
burbujas en su interior para agilizar el proceso de atacado.
Al terminar la fase de revelado, se pasa la placa al recipiente que contiene la
solución de Cloruro Férrico. Se mantiene en la cubeta durante veinte minutos
aproximadamente o hasta que se vea que el proceso ha terminado. Por último, se
introduce la placa en la última cubeta de agua para aclararla. Se extrae y se seca la
placa, y ya la tenemos preparada para hacer los agujeros y soldar los componentes.
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Revelado
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Atacado
Figura 10
Una vez que la placa se ha secado del todo y antes de pasar a la siguiente fase
de la construcción, es necesario recortar los bordes sobrantes para disminuir las
medidas. Se puede utilizar una guillotina como la de la Figura 11.
Figura 11
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4: TALADRADO DE LA PLACA
Cuando se ha terminado por completo la fase de atacado, ha llegado el
momento de dar los últimos retoques a nuestra placa. Teniendo todas las pistas ya
trazadas, es necesario hacer los agujeros para que podamos introducir los
componentes en los lugares indicados. Para esta fase, se utilizado un taladro de broca
fina como el de la Figura 4.12.
Figura 12
En esta fase, es importante realizar los agujeros con sumo cuidado para que
todos los componentes hagan contacto con las pistas. Además, se ha tenido en cuenta
el grosor de las patas de los diferentes componentes a situar para lo cuál se han
utilizado diferentes brocas. El taladro de la Figura 4.12 permite intercambiar las brocas
para facilitar este trabajo.
También merece especial atención el mango que posee este taladro para su
uso. Tan sólo hay que situar la broca sobre el agujero que se desea realizar y bajar el
taladro con este mango. Si el taladro no poseyera esta estructura es mucho más
complicado realizar los agujeros y se corre un gran riesgo de que la punta de la broca
patine y su dañe alguna pista cercana al agujero que se va a taladrar.
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5: SOLDADURA
Cuando todos los agujeros se han terminado, se puede comenzar a unir los
componentes a la placa con la ayuda de un soldador y un poco de estaño, como se ve
en la Figura 13. En este caso, como la placa es de dos caras, se han tenido que
soldar la mayoría de los componentes por los dos lados para que hagan contacto, con
la dificultad que eso conlleva.
Figura 13
Cada vez que se suelda un nuevo componente, es posible que haya material
sobrante en la cara inferior de la placa, por lo que hay que cortarlo con unos alicates
tal y como se muestra en la Figura 14.
Figura 14
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